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功放输出电感选型以及对性能的影响
文章来源:永阜康科技 更新时间:2024/4/30 10:05:00
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之前的文章写过电感选型对功放的频响等指标的影响,这里重点量化下大功率下电感电流。

从过程上看,先看启动电流,电感饱和电流能否扛过?  再看喇叭电流(喇叭电流取决于声学工程师对声音峰值电流的追求)+电感纹波电流。‘喇叭电流+电感纹波电流’ 都小于该电感的饱和电流且留有至少25%以上的余量,则是比较稳定可靠的电感选型方案。

电感电流的测量方法:

用示波器电流探头在滤波电容前面测试流过电感的电流

流过电感的电流等效为流过芯片MOS的电流

测试过程中需要把电感翘起来,电感的另一头用粗的导线焊接到焊盘上,电流探头夹住导线。

上电启动电流波形:

D类功放通过PWM调制(音频信号调制在较高的PWM频率上). 以常规的PWM调制为例, 单边输出共模电压为PVDD/2(即输出占空比为50%)为例。

绿色波形 为流过电感电流,  黄色波形 为音频功放输出PWM。

功放的供电电压PVDD=24V,输出LC (电感为10uH, 电容为0.68uF)启动共模电压建立瞬间,震荡电流到3.2A左右。

上电启动峰值电流  Ipstart =PVDD * Duty *((C/L)^0.5)*SIN(0.5*pi)  (此处Duty为无输入信号时的PWM输出Duty)

总结:

 1) 对于电感选型来说,第一关就是要避免上电电流过大导致无法启动(上电就触发过流保护)。

2) 很多情况,输出的喇叭线上电流可能很小,不到2A,但是由于电感感值选得太小,会出现启动共模电压的建立过程就超过2.5A的情况。

输出纹波电流:

D类功放通过PWM调制(音频信号调制在较高的PWM频率上). 以常规的PWM调制为例, 当输出共模稳定后, 电感纹波基本稳定。


绿色波形 为流过电感电流,  黄色波形 为音频功放输出PWM;


功放的供电电压PVDD=24V,输出LC (电感为10uH, 电容为0.68uF),开关频率为480kHz。


开关频率越高,纹波电流越小;电感越大,纹波电流越小。一般为了降低音频功放自身的switching loss, 推荐开关频率采用480kHz, 因此一般建议电感在大于12V的情况下,电感不要低于10uH。

总结:

 1) 对于电感选型来说,扛过第一关启动电流后,接下来要考虑的是流过喇叭线的最大电流叠加纹波电流。

喇叭电流叠加电感纹波电流



上图是一个电感纹波电流叠加喇叭电流的例子。


以一个直流电阻为R 的喇叭为例子(这里不考虑喇叭在不同频点的阻抗不一样,假定所有频点都是4ohm;另外也暂不考虑功放的RdsON和电感和导线的DCR),功放侧对功率不做限制的话, 这样最大的喇叭电流为 PVDD/R。


PVDD=19V, Load=4ohm,LC filter=10uH+0.68uF,开关频率为 480kHz, 调制方式为High Performance Mode,  那么流过电感的电流最大可能为 5.29A.


通过这篇文章,总结了功放的电感电流,工程师选择电感时,电感电流一定要作为一个重点指标,电感电流不但影响指标,还影响功放的稳定性和寿命。


另外在材料上,一体成型和磁封胶对功放性能也有影响,ACM8625为例,相同配置下,只是更换饱和电流差不多,不同材质的电感对比THD+N的对比:

黄色的是一体成型的,蓝色是磁封胶。


电感是功放系统的重要组成,希望这篇文章能帮助到你,如果帮助到了你,感谢转发给你的朋友,希望也能帮助到他。

 
 
 
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